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- 2021-07-08 发布
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第三节功能高分子材料
第五章 进入合成高分子化合物的时代
迈克尔-杰克逊----世界
著名流行歌手
一、功能高分子材料
1.功能高分子材料:指既有传统高分子材料
的机械性能,以有某些特殊功能的高分子材
料。
2.功能高分子材料的种类
(1)高分子分离膜:这是具有特殊分离功能
的高分子材料制成的薄膜,它的特点是能让
某些物质有选择地通过,而把另外一些物质
分离掉。
高分子分离膜
能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规
模使用的阶段,它也是一种半透膜,只让水分子通
过,而使含盐的低分子溶质几乎不能通过,施加一
定的压力后,就能使水加速挤出。采用不同结构的
逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、
去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺
水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC—1000
的海水淡化装置对海水如加压 40~70公斤/平方厘
米,就可以得到16%~20%的淡水。建于沙特阿拉
伯的基塔自来水厂,是世界上最大的海水淡化厂,
日供应淡水12000吨,主要使用醋酸纤维素分离膜装
置。
分离膜具有神奇的魔术师般的本领,从下
面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5%的
普通啤酒用水稀释成两瓶,然后倒入玻璃容
器内,只要将这种溶液通过薄薄的一层分离
膜,就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93
%的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。
这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场,
促使乙醇溶解、扩散、和水分离,所耗电能
仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中
分离另一种液体,只能使用蒸馏法。
(2)医用高分子材料,具有优异
的生物相容性,较少受到排斥,可
以满足人工器官对材料的苛刻要求,
如:人工心脏、人工关节、人造鼻
等,下面的图中给出了一些有关人
工器官的图片。
医用高分子
材料
人造血管的发现
两年前,美国生物医药专家 从家猪体内提取的细胞
制成了一条完整的血管,之后 ,将每条新制的血管放
在称作生物反应器的培养皿中,在反应器上安装一个
微型泵并把它与新制成的人造血管相连。微型泵可以
像人的心脏一样有规律地跳动。在这种环境中培养几
个星期后,得到一条血管,人工合成的血管可以像真
的血管一样工作。研究人员将这种人造血管移植到家
猪大腿主动脉上,在几周内该血管一直保持开放并且
未发生血液凝结。
人造心脏
人工肾脏
人工膝关节
人工心脏瓣膜
人造关节
[拓宽] 人体器官商店
十年后的某一天,一位老人被告之他的心
脏正在急速衰竭,需要更换左心室。主治医师
将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实
验室,即人造器官工厂。研究人员利用组织切
片和特殊聚合物制造出代用的左心室。三个月
后,代用左心室被冷冻、包装并送往医院。医
生将代用品换到老人的心脏内。由于代用品相
当于老人自己的器官,手术之后自然不会发生
任何排斥反应,老人的生命因此而得到延续。
用有高吸水性的高分子材料制作的,可吸收自重几百倍的水,但
仍保持干爽。
成分:聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联可得。
[启示] 食品保鲜、人造皮肤、防止土壤沙漠化。
(请你想一想)角膜接触镜,俗称隐形
眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜,
它常用以下哪种材料制成的( )
(A)有机玻璃
(B)硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物
(C)聚氯乙烯
(D)聚甲基丙烯酸羟乙酯
D
1888年,奥地利科学家F·Reinitzer发现了液晶。20世纪70年代初,Helfrich和Schadt利用
液晶的电光效应和集成电路相结合,将其制成显示器件,实现了液晶材料的产业化。这
种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示(NT-LCD)材料,其产品主要应用在电子表和计算
器上。80年代中期,开发成功超扭曲向列相液晶显示(STN-LCD)材料,其产品主要应
用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料
的主要成分,国内各科研机构已开发了近千种,其中已有100种以上应用于混晶配方。
B—2飞机的整个机身,除主梁和发动机机舱使用
的是钦复合材料外,其它部分均由碳纤维和石墨
等复合材料构成,不易反射雷达波。并且,这些
不同的复合材料部件不是靠铆钉拼合,而是经高
压压铸而成。另外,矾翼的前缘还全部包覆上了
一层特制的吸波材料(RAM)。位于机翼前部、内
装雷达扫瞄天线阵列的两个方形突出部件,也采
用了特殊的吸波材料。此外,B—2A的整个机体
都喷涂上了特制的吸波油漆,这在很大程度上降
低了敌方探测雷达的回波。
二、复合材
料
1.复合材料:指两种或两种以上材料组合
成的一种新型材料。其中一种做为基体,另
外材料做为增强剂。
2.复合材料的性能:具有强度高、质量轻、
耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上
超过了单一材料。
复合材料-玻璃钢
三、有机高分子材料的发展趋势
1.对重要的通用有机高分子材料继续进行
改进和推广,使他们的性能不断提高,应
用范围不断扩大。如新型导电和电磁屏蔽
材料。
2 .与人类自身密切相关、具有特殊功能的
材料的研究也在不断加强,并且取得了一
定的进展,如仿生高分子材料、高分子智
能材料等。
典型例题
例1:下列不属于新型有机高分子材料的是:
( )
A.高分子分离膜 B.液晶高分子材料
C.生物高分子材料 D.有机玻璃
选题目的:复习新型有机高分子材料的知识。
思路分析:有机玻璃是传统三大合成材料中的
塑料,它不属于新型有机高分子材料。
D
例2、随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入,使一些重要
的通用高分子材料的应用范围不断扩大,下列应用范围是通用高分
子材料的最新研究成果的是
(A)新型导电材料 (B)仿生高分子材料
(C)高分子智能材料 (D)电磁屏蔽材料
选题目的:考察高分子材料的相关概念。
思路分析:随着社会的进步,科学技术的发展,高分子材料的
作用越来越重用。特别是在尖端技术领域,对合成材料提出了更高
的要求,尤其是在具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的
复合材料。
解答:A、D。
启示:高分子材料的研究方面是一方面对重要的通用有机高分
子材料继续改进和推广。另一方面研究与人类自身密切相关,具有
特殊功能材
1、下列物质不属于有机高分子化合物的是( )
A、淀粉 B、蛋白质 C、酒精 D、电木
2、下列不属于合成纤维的是 ( )
A、的确良 B、棉 C、人造棉 D、尼龙
3、有一张照片,一只可爱的小猫站在一块高分子
合成材料上,下面是烈火灼烧,而小猫却若无其
事。这说明此高分子材料一定具有的性质是
( )
A、良好的导热性 B、良好的绝缘性
C、良好绝热性 D、熔点低
练习:
C
B
C
4 下列不属于新型有机高分子材料的是:
( )
A.高分子分离膜材料 B.液晶高分子
C.生物高分子材料 D.有机玻璃
D
5 下列有关新型高分子材料的说法中,不正
确的是:( )
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用
于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等。
B. 复合材料一般是以一种材料作为基体,
另一种材料作为增强剂。
C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型
有机高分子材料。
D.合成高分子材料制成的人工器官都受到
人体的排斥作用,难以达到生物相容的程度。
D
6 随着有机高分子材料的研究不断的加强和
深入,使一些重要的通用高分子材料的应用
范围不断扩大,下列应用范围是通用高分子
材料的最新研究成果的是( )
A.新型导电材料 B.仿生高分子材料
C.高分子智能材料 D.电磁屏蔽材料
提示
高分子材料的研究方面是一方面对重要的通用有机
高分子材料继续改进和推广。另一方面研究与人类
自身密切相关,具有特殊功能材料。
AD
演讲主题是:
1.《神奇的功能高分子材料》;
2.《神奇的复合材料》
3、根据所学的知识,充分发挥自己的想象力,
以新型高分子材料为载体,日常生活中的各种需
求为目标,展开联想,设计各种新型高分子材料
的用途
(以上任选一个题目)
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